趙宏杰

（漯河技師學院，河南 漯河 462000）

1 丹弗斯變頻器介紹

丹佛斯傳動控制致力于在諸多工業(yè)領域開發(fā)變頻調(diào)速器。變頻調(diào)速器可以控制速度、轉(zhuǎn)矩、加速度、同步、同位和交流（AC)電動機的整體性能，其業(yè)務領域涵蓋包括煙草、暖通空調(diào)、食品飲料、水處理、紡織、造紙、化工、金屬加工等多個行業(yè)。丹佛斯變頻器的產(chǎn)品線功率范圍從0.18 kW 到1 400 kW。

丹佛斯FC302 變頻器支持長達150 m 的電機屏蔽電纜，可以和PLC 一起，集中安裝在控制室即可實現(xiàn)遠距離控制電機，滿足了全廠皮帶傳輸系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和排煙除塵系統(tǒng)的風機水泵可靠控制，并實現(xiàn)節(jié)能超過20%，丹佛斯友好的中文人機界面，也得到了現(xiàn)場員工一致認可[1]。自動化高架庫物流系統(tǒng)也大量使用丹佛斯FC302 變頻器，其精確定位功能實現(xiàn)輔助材料和卷煙成品儲存及進出庫的高度自動化、智能化。丹佛斯變頻器優(yōu)秀的EMC 性能使得即便是如此大量且密集的使用，也不會對溫度儀表、壓力儀表等設備產(chǎn)生電磁干擾，保證了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，相對于西門子系列變頻器性價比更高。

2 西門子S7-300PLC

西門子距離推出S7-300/S7-400 系列已經(jīng)很多年，之后西門子一直不斷的尋找升級的可能性，其中PCS7 就是一個升級失敗的產(chǎn)品，期間西門子強力推廣西門子博途系列即S1200 和S1500，并終獲得成功，其中S1200 對應的是S7-200 系列，S1500 對應的是S7-300/400 系列，西門子系列PLC 的質(zhì)量和品質(zhì)是很多產(chǎn)品是國內(nèi)PLC 生產(chǎn)廠家無法比擬的。對于具有PRIFINET 接口的S7-300 的PLC，完全可以通過升級改造勝任產(chǎn)線的需求[2]。

3 改造前的變頻器控制系統(tǒng)

卷煙廠某個車間的變頻控制系統(tǒng)如下：要求具有三相異步電動機的正轉(zhuǎn)啟動，高速、中速、低速的切換；由于產(chǎn)線的升級需求，需要通過傳送帶機構，并配合工業(yè)機器人完成智能搬運，待特定的加工工序后，重新把加工后的物料搬運回傳送帶，運輸物料的定位精度要求極高。

實際控制系統(tǒng)中，由于丹弗斯FC302 變頻器控制端子的輸入公共端為+24 V,而西門子S7-300 的晶體管輸出端為0 V,所以無法進行端子的點對點控制，需要在S7-300 的輸出端外接24 V 中間繼電器。S7-300用四個PLC 的輸出點，來實現(xiàn)實現(xiàn)皮帶傳輸系統(tǒng)的精確定位，由于PLC 輸出外接繼電器，頻繁的切換控制要求，不僅浪費了中間繼電器的資源成本，而且提高了生產(chǎn)線的故障率，且繼電器的通電時間和斷電時間的延遲性，造成定位精度不高，增加了調(diào)試的難度[3]。改造前的西門子S7-300 與FC302 變頻器原理接線圖見圖1。

圖1 改造前的西門子S7-300 與FC302 變頻器原理接線圖

4 改造后的變頻控制系統(tǒng)

改造后的西門子S7-300 與FC302 變頻器原理接線圖，見圖2。

圖2 改造后的西門子S7-300 與FC302 變頻器原理接線圖

（1） 博途軟件中，添加完正確的CPU315-PN/DP后，在菜單欄中選擇“選項”＞＞“管理通用站描述文件（GSD）”，在管理通用站描述文件中，從源路徑中選擇對應的FC302 的GSD 文件并安裝，見圖3。

圖3 管理通用站描述文件

（2） 在設備與網(wǎng)絡＞硬件目錄中，選擇“其他現(xiàn)場設備”＞＞“其他以太網(wǎng)設備”“PROFINET IO” ＞＞“Drives ” ＞＞ “Dan foss Drives A/S” ＞＞“VLT@FC Series”＞＞“Dan foss FC PN”雙擊添加；手動連接PROFINET 綠色總線PN/NE_1，并設置PLC與變頻器為一個頻段。本案例中，設置PLC 地址為192.168.0.1；設置FC302 地變頻器址為192.168.0.2；設備與網(wǎng)絡設置界面見圖4。

圖4 設備與網(wǎng)絡設置界面

（3） 點擊Dan foss FC PN 組態(tài)模塊，在硬件目錄中選擇報文PPO3，點擊并確認，從此選項中獲取組態(tài)地址為Q256--Q259，見圖5。

圖5 硬件目錄中選擇報文PPO3

（4） 丹弗斯FC302 變頻器參數(shù)設置流程。

a.恢復出廠設置。

選擇14-22 Operation Mode ＞＞按[OK]（確定）＞＞選擇“初始化＞＞按[OK]（確定） ＞＞切斷主電源，等待顯示屏關閉＞＞重新連接主電源此時變頻器已復位。

b.電動機參數(shù)。

電動機的參數(shù)設置在P1-20 到P1-23。設置P1-20: 電機功率為0.18 kw；P1-22: 電機電壓為380 v；P1-23:電機頻率為50 HZ；P1-24:電機電流為0.32 A；P1-25:電機轉(zhuǎn)速為1 400 r/min；P3-03:設置最大轉(zhuǎn)速為1 500 r/min；同時設置P4-10:電動機極限為雙向控制，見圖6～圖7[4]。

圖6 設置電動機參數(shù)

圖7 設置電動機極限

c.通信設置。

設置通信方式為遠程控制＞＞總線信號，并在以太網(wǎng)中修改地址為192.168.0.2；需要注意的是，變頻器FC302 的27 端子須和12 短接（或者P5-12 設置為0），否則變頻器無法啟動，見圖8～圖9[5]。

圖8 設置通信方式

圖9 設置以太網(wǎng)地址

（5） 編程示例。

當按下I0.0 后，變頻器帶動電動機以低速正轉(zhuǎn)運行；當按下I0.1 后，變頻器帶動電動機以中速正轉(zhuǎn)運行；當按下I0.2 后，變頻器帶動電動機以高速正轉(zhuǎn)運行；當按下I0.3 后，變頻器帶動電動機停止；當QW256 賦值為16#047C 代表正轉(zhuǎn)信號，當QW256 賦值為16#847C 代表發(fā)轉(zhuǎn)信號，QW256 賦值為16#043C代表停止信號，QW258 賦值為電動機運行的頻率，本項目升級改造的實驗程序見圖10。

圖10 升級改造后的實驗程序

5 結論

本案例完成了某大型卷煙廠的生產(chǎn)車間升級改造，由原來的西門子S7-300 端子控制FC302 變頻器的正轉(zhuǎn)啟動和多段速運行，升級改造為PROFINET 通信控制，既減少了硬件接線，也簡化了調(diào)試流程，并且后期還可以通過重新組態(tài)，實現(xiàn)一臺S7-300 控制多臺FC302 變頻器遠程高精度定位控制。同時也提高了生產(chǎn)的效率和優(yōu)化了生產(chǎn)線控制的流程，具有很高的實用價值和創(chuàng)新價值。

PROFINET 工業(yè)以太網(wǎng)通信，具有很好的實時性，可以直接連接現(xiàn)場設備，使用組件化的設計；PROFINET 還支持分布的自動化控制方式，經(jīng)過改進使用于工業(yè)現(xiàn)場的以太網(wǎng)，就成為工業(yè)以太網(wǎng)。PROFINET 具有多制造商產(chǎn)品之間的通訊能力，自動化和工程模式，并針對分布式智能自動化系統(tǒng)進行了優(yōu)化，其應用結果能夠大大節(jié)省配置和調(diào)試費用。但是相對于稍微年長一些企業(yè)維修技術人員和工程師來說，PROFINET 卻是一項新的技術，如果沒有經(jīng)過專業(yè)的技術培訓，當產(chǎn)線出現(xiàn)新的通信故障后，將會無從下手。這就需要技術管理部門針對企業(yè)維修人員開展定期的相關設備培訓指導，并進行案例總結，形成一整套故障檢修方案，以減少設備故障維修周期帶來的經(jīng)濟損失。